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大復盤!中國首批光伏電站已到中年!

當中國第一批光伏電站已經到了需要保溫杯泡枸杞的“中年”,如何避免“油膩不堪”?

中國光伏十年復盤

多少電站已近中年

從2009年敦煌特許權招標到現在已經過去十年,以電站壽命25年計算,中國第一批光伏電站已經到了需要保溫杯泡枸杞的“中年”,但光伏電站的“養生”,卻不應該從中年做起。

而從2013年中國正式出臺上網標桿電價,也已過了5年時間。這五年中的電站,由于各種問題帶來的電站損失以及售后問題頻發。

全球領先的權威第三方機構萊茵TUV耗費大量時間和精力測試了12GW的光伏電站,他們發現其中30%(3.6GW)存在較嚴重的缺陷,其中約50%即1.8GW歸因于組件故障。按這個比例計算,截止2018年中國建成的174.63GW光伏電站中,有超過24GW存在或大或小問題的光伏組件

這讓人不禁提出疑問:此前電站投資的財務模型中,光伏電站發電量每年只有1-2%的衰減是否是個偽命題?

筆者并不想把中國光伏電站冠以劣質的標簽,雖然確實存在一些質量或者運維的問題,但組件在生產、運輸、安裝,以及25年的運維過程中,出現一些小毛病是大概率事件。即使被認為是品質代表的歐洲,每年更換的組件數量也在5GW左右,這其中除了更換組件之外,還有做超配平滑發電曲線和提高單位面積發電量的因素在內。

真正的解決辦法,是盡快找出這24GW的故障組件,排除故障。對另外24GW的其它故障進行整改或零部件更換。

174GW的光伏電站,以270W組件折算,差不多有6.3億塊組件。運營3GW光伏電站的青島薩納斯總經理耿文強告訴筆者,目前20MW光伏電站需要5個運維人員,200MW需要14人,薩納斯運維人員約在400人,按此比例粗略計算,行業內運維人員約有2萬余人,每人平均要負責3萬塊組件,如果不采用智能手段,這是一個天量。

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一位資深的一線運維人員向筆者介紹:組件常見故障分為“遮擋、失效、玻璃爆、熱斑”四大類。

1、組件遮擋:由灰塵和周圍存在遮擋物產生,長期灰塵遮擋會腐蝕電池片和玻璃,同時導致組件熱斑及二極管循環導通;

2、組件失效:主要是由于組件接線盒故障導致組件完全無輸出,導致正常組串發電量因并聯失配而損失;組串電流持續通過接線盒會使接線盒溫度過高,長期存在安全隱患;

3、組件玻璃爆破:組件在搬運過程中受到嚴重外力碰撞造成玻璃爆破,也有因為玻璃原材有雜質出現原材自爆;導致組件功率失效或出現漏電危險事故;

4、組件熱斑:熱斑導致組件功率衰減失效或者直接導致組件燒毀報廢;肉眼無法準確判斷,需要借助儀器或通過異物遮擋判斷。

業界對光伏電站一般都采用抽檢的方式來查處上述問題,但10MW電站,即使按照0.1%抽檢率,也需要不菲的費用。而且由于抽檢率低,對電站的評估不全面;其次,測試需要帶上相應的測試設備,把組串拆下來,效率比較低。此外當前普遍采用比較輸出功率、開路電壓、短路電流、工作電壓、工作電流大小的方法識別組件故障,故障識別率低且容易導致誤判。總的來說,傳統的巡檢方式費時費力、效率低成本高,給業主的精細化運維帶來了非常大的困難。而且光伏電站場景非常復雜,除了平坦的陸地外,在山地、屋頂、水面上皆有應用,從而導致上站非常困難,檢測成本非常高等現實問題。

同時筆者也找來了一份華為公布的數據,他們用IV曲線智能診斷系統,為黃河水電檢測了60MW、10442個組串,發現128串故障組串,故障率1.22%,發電量損失4%-6%。

這些故障如果不排除,25年里將給電站減少500多萬的收益,甚至隨著故障累計,損失會逐步加大。

而從問題組件可以看出,大部分是二極管故障,占到91.4%。這些問題有些是因為生產質量問題,有些是因為施工不當造成,更多的則是因為后端管理工作不到位引起的。

隨著中國光伏制造越來越成熟,多場景設計與施工技術的完善,以及越來越多的光伏熟練工人,制造和施工的問題都在逐步好轉,而因為電站管理產生的損失,卻常得不到重視。

一個原因是電站的管理成效和損失都幾乎是隱形的,在電站沒有做到數據化的時代,這些問題很難暴露出來;另外一個難點在于如何把“運維.TXT”變成“EXE”可執行程序,知難行易。

中國運維發展史

“如果當時火星探索者能夠想到防沙,或許就不會再次失聯。”朱海東,安軒自動化副總經理,從2018年再度失聯的火星探測器機遇號談起,闡述光伏運維的重要性。機遇號在2018年6月遭遇到了席卷火星的沙塵暴,與美國宇航局失去聯系。NASA認為是由于機遇號的光伏板被遮擋,發電能力下降,無法獲得足夠電力來維持它的運轉。

光伏電站建設周期一般三個月到半年,但卻要使用25年,時間比2:98,所以對于一座電站來說,既不能“先天不足”,也不能“后天失養”。

雖然越來越多的企業開始關注運維,但重視程度、運維技術、手段、思路仍然是個漸進的過程。

歐洲發展光伏比較早,因此對運維也更加關注。隨著2013年后,國內光伏電站逐步增多,光伏運維也開始興起。

2014年開始,黃河水電與華為開始推行智能光伏概念,其中除了應用組串逆變器提升電站整體效率的同時,也將行業帶入了運維2.0時代。業內通過集控中心來遠程管理,保證電站的良好運行。

這階段,光伏電站的管理運維向兩個方向發展:

首先是電站開啟數字化經營之路,向精細化管理邁進;

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